Условия применимости фланцевых соединений

Конструкция фланцевог соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата:

- плоские приварные фланцы – при р ≤ 2,5 МПа, t ≤300^оС и числе циклов нагружения за время эксплуатации до 2000;

- приварные в стык фланцы – при р > 2,5 МПа, t > 300^оС и

t ≤ - 40^оС используют для ответственной аппаратуры; шейка повышает прочность фланцев, обеспечивает качественную сварку с обечайкой и работают заодно с ней;

- свободные фланцы (накидные) применяют при условном давлении до 1,6 МПа и температуре до 300^оС, а число циклов нагружения за время эксплуатации не должно превышать 2000. Обычно их применяют в аппаратах, изготавливаемых из мягких (медь, алюминий) или хрупких материалов (керамика, стекло, ферросилида и др.), а также в тех случаях, когда необходимо предельно экорномить дорогой конструкционный материал.

Фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью рекомендуется для условных давлений среды до 1,6 МПа.

Фланцы с уплотнительной поверхностью выступ-впадина рекомендуется для условных давлений среды более 1,6 МПа.

Фланцы с уплотнительной поверхностьютипа шип-паз рекомендуется для прокладок, которые необходимо поместить в замкнутый объем. Они хорошо зарекомендовали в производстве аммиакопроводов и др.

Фланцы с уплотнительной поверхностью под металлическую прокладку овального или восьмигранного сечения рекомендуется для условных давлений среды более 6,0 МПа.

Во фланцевых соединениях при р ≤ 4,0 МПа и t ≤300^оС применяют болты, а при р > 4,0 МПа и t > 300^оС – шпильки.

В соединениях при р > 6,4 МПа под гайки шпилек устанавливают шайбы по ГОСТ 9065 – 75 или ОСТ 26-2042-77.

Герметичность фланцевых соединений и выбор прокладок

Герметичность фланцевых соединений обеспечивается обтюрацией. Обтюрацйя – это уплотнение неподвижных разъёмных соединений сжатием с определённой силой уплотняемых поверхностей непосредственно друг с другом или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягкого материала. Сжатие производится с помощью болтов или шпилек.

Обтюрация бывает прокладочной, беспрокладочной и специальной. Наибольшее распространение имеет прокладочная обтюрация. Она применяется в соединениях низкого, среднего и высокого давлений, а также при вакууме.

Во фланцевых соединениях форма уплотняющих поверхностей зависит от конфигурации проклодок. Прокладки бывают:

- плоскими гладкими (паронит, картон, резина листовая; алюминиевый, медный и стальной лист);

- волнистыми или гофрированными асбометаллическими (асбест с кожухом из листового алюминия или нержавеющей стали);

- зубчатыми (из металла);

- металические прокладки – шлифованные линзы и кольца различного сечения (круглые, овальные, треугольные, восьмиугольные и др.)

Унификация и стандартизация фланцевых соединений

Как видно из вышеизложенного, фланцы могут быть весьма различны по конструкции и что можно придумать сотни видов фланцев. А как же быть с массовым производством фланцев, их удишевлением. А если учесть, что фланцы должны быть разных диаметров и на различное давление, то количество конструкций фланцев стремится к бесконечности.

Для того чтобы неделать фланцы (а также трубы и арматуру) на каждое давление и каждый диаметр трубы или обечайки особо, весь непрерывный ряд размеров и давлений разбит по ступеням на ряд условных проходов и условных давлений. В полне разумно для нескольких близких диаметров труб обходиться только одним размером фланца. Так появилось понятие условный проход, под которым нужно понимать не внешний или внутренний диаметр трубы, а размер фланца или арматуры, которые можно присоеденить к одной серии труб в пределах от какого-то минимального до какого–то максимального диаметра при сохранении присоединительных размеров соединений.

Для дальнейшего уменьшения числа типоразмеров весь бесконечный ряд применяемых давлений был также разбит по ступеням на конечный ряд условных давлений.

Введение понятия условный проход и условное давление позволило сразу свести всё разнообразие типов и размеров фланцев к приемлемому их числу. Далее, из соображения взаимозаменяемости и увеличения удобства, было принято, что любой тип фланцев при данном условном проходе и давлении должен иметь одинаковые присоеденительные размеры.

Важность унификации поднималась давно и были разработаны соответствующие стандарты, которые периодически менялись, обновлялись и переиздовались.

Приведём пример: стандарт на условный проход

Условный проход Д_У, мм 8 10 12 25 32 40 50 70 80 100 125 ….

Наружный диаметр обычных, мм - 14 16 32 38 44,5 57 76 80 108 133 ….

Диаметр газовых труб, мм 1 2 3

4 5 …..

Диаметр газовых

труб в дюймах ¹/₄ ³/₈ ¹/₂ 1 1¹/₄ 1¹/₂ 2 2¹/₂ 3 4 5….. Дальше принят такой ряд стандартного условного прохода Д_У, мм: 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 700, 800, 900, 1000 и дальше через 200 мм до 4000.

Стандарт на условные давления устанавливает следующий ряд давлений при температуре до 125^ОС ( ибыточное давление в кг/см² или ати).

Р_УСЛ = 0,3; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 8,0; 10; 16; 20; 25; 40; 64; 80; 100 и т.д.

Эти цифры относятся к фланцам, трубопроводам и арматуре, изготовленные из обычной углеродистой стали.

Массовое производство фланцев, арматуры, крепежных и других часто встречающихся узлов и деталей позволяет сущестенно снизить их стоимость. А так как химическая, пищевая и другая аппаратура является примером продукции, выпускаемой малыми сериями, то применеие при её изготовлении стандартизованных узлов ( как, например, фланцев, смотровых окон, болтов, днищ, крышек и т.д. ), изготавляемых большими сериями на специализированных заводах, представляет важнейший путь её удешевления.